4.3m焦爐爐頂消煙除塵車的改進與效果
某公司年產(chǎn)焦炭80萬噸、焦油4萬噸、輕苯1.4萬噸、甲醇10萬噸。原有的兩臺XH-4.3D型焦爐爐頂消煙除塵車，由雙吸口、雙臥式燃燒室、雙洗滌凈化排放系統(tǒng)組成。投入使用后，消煙除塵效果不好，主要存在如下問題。
(1)裝煤時，機側(cè)爐門處黃煙外逸量大；
(2)吸取的煙氣在燃燒室內(nèi)燃燒不充分，冷卻、洗滌、凈化處理效果不理想，排放黑煙時間過長;
(3)推焦時，焦側(cè)的煙塵不能有效地收集處理;
(4)冷卻、噴灑用的噴嘴易堵塞，冷卻器易燒壞；
(5)燃燒室耐火磚內(nèi)襯易脫落；
(6)走行不平穩(wěn)，多次出現(xiàn)輪軸切斷，軸承損壞，走行聯(lián)軸器連接螺栓切斷；
(7)該車平臺上的設(shè)備擁擠，整車重量大，事故多，維修量大，運行費用高。
1、存在問題的分析及改進措施
針對消煙除塵車存在的問題，該公司對4.3m焦爐爐頂消煙除塵車進行多方考察與調(diào)研，以尋找合適改造方案。通過對各家消煙除塵設(shè)備在消煙除塵效果、性能和特點的分析，提出了改進措施。
1.1提高消煙除塵車的吸煙能力
該公司的焦爐裝煤時，機側(cè)爐門處仍有黃煙逸出，其原因是消煙除塵車對機側(cè)的吸力較低。除塵車上雖有2臺132kW風機，但是吸入口設(shè)在炭化室靠近焦側(cè)的第二、三除塵孔上，吸力明顯偏向于焦側(cè)一方。裝煤時產(chǎn)生的大量荒煤氣，由于靠機側(cè)方?jīng)]有足夠的吸力，荒煤氣易從機側(cè)爐門逸出，造成焦爐機側(cè)爐門處冒黃煙較多。
該公司將雙吸口改為用單吸口從中間除塵孔吸取炭化室內(nèi)的混合氣體。吸口的導(dǎo)套也由外導(dǎo)套改為內(nèi)導(dǎo)套，使吸力集中，吸口對炭化室兩端的吸力基本平衡。通過調(diào)整系統(tǒng)的吸力，使機側(cè)爐門內(nèi)和焦側(cè)爐門內(nèi)均保持在微負壓狀態(tài)，既消除了機側(cè)爐門裝煤時冒黃煙的問題，又減少了焦側(cè)煙塵的排放量。由于單吸口是從炭化室中間除塵孔吸取炭化室內(nèi)的氣體，吸力比較集中，因此不需要太大的風機？紤]到單個炭化室正常裝煤時，瞬間荒煤氣最大發(fā)生量在46000m3/h左右，而且考慮到系統(tǒng)中的幾處空氣入口及系統(tǒng)阻力等因素，因此選用風量為53000m3/h、功率為220kW的單臺抽風機。
1.2改進燃燒室內(nèi)混合氣體的燃燒效果
針對消煙除塵車存在燃燒室結(jié)構(gòu)不合理、荒煤氣中水蒸氣含量過大、空氣混合比調(diào)節(jié)不恰當和燃燒空間不充足等問題。將煤餅水分控制10%以下,以降低荒煤氣中的水蒸汽含量外，還對消煙除塵車燃燒系統(tǒng)作了以下幾方面的改進。
(1)將雙臥式燃燒室改為單個立式燃燒室，燃燒室自平臺往下逐漸縮口過渡到吸口位置，盡可能縮短燃燒室吸口內(nèi)的導(dǎo)套。這樣既增加了燃燒室的容積，又避免了導(dǎo)套處氣體流速快、導(dǎo)套距離長、火苗及周圍氣體溫降大等原因而造成火焰的熄滅問題；
(2)將燃燒室的有效燃燒容積擴大為30m3，以保證充分的燃燒空間；
(3)從焦爐燃燒室吸口吸取的混合氣體，經(jīng)過導(dǎo)套下部的空氣人口、吸口與燃燒室之間V型過渡段的空氣入口、平臺上部燃燒室的空氣開口等3處空氣進氣口來調(diào)節(jié)焦爐煤氣和空氣量，在較佳的混合比狀態(tài)下，實現(xiàn)一次、二次燃燒，并最終實現(xiàn)充分燃燒。
1.3提高除塵效果
消煙除塵車除塵效果不佳的原因是洗滌、凈化設(shè)備的設(shè)計不合理和噴頭噴灑效果差。對此，作了如下改進。
(1)將雙洗滌、凈化、排放系統(tǒng)改為單洗滌、凈化、排放系統(tǒng)。該系統(tǒng)由冷卻器、螺旋板除塵器、旋流板塔、文丘里除塵器、離心沉降器和抽風機組成。同時將文丘里除塵器安裝在旋流板塔之后，使已降溫收縮后的氣體通過文丘里，以減少系統(tǒng)的阻力；
(2)冷卻、加濕、洗滌選用不銹鋼螺旋噴頭和阻盤式噴頭，供水管路與噴頭之間用快速接頭連接，其通水量大，即使有雜質(zhì)也不易堵塞，且噴灑效果好，更換和維護方便；
(3)供水水泵選用3臺7.5kW、揚程47m、流量30m3/h的自吸水泵，兩開一備。吸水槽內(nèi)提供足夠的水源，以避免離心泵不上水或上水量不足造成設(shè)備過熱損壞或噴淋效果不佳。
1.4改進燃燒室內(nèi)壁的耐火磚材質(zhì)
燃燒室內(nèi)壁襯有耐火磚。在燃燒室的前半部，混合氣體劇烈燃燒和膨脹，對燃燒室內(nèi)壁的耐火磚沖擊很大，易造成襯磚層脫落。為增加燃燒室耐火磚層的強度，采用重質(zhì)粘土磚砌筑燃燒室。燃燒室后半部的氣流比較平緩，為減輕整車的重量，選用輕質(zhì)粘土磚砌筑。
1.5走行機構(gòu)的改進
走行機構(gòu)的故障較多，究其原因有以下幾方面：
一是由4組輪子組成的走行機構(gòu)，每組輪子架上的5個彈簧支撐著熄焦車體平臺。由于平臺過重，且設(shè)備布局不合理，存在偏重問題，彈簧受力不均，行走時整車晃動；
二是走行輪的軸承為一對圓錐滾子軸承，軸承游隙量小，不具有調(diào)心功能，而爐頂熄焦車軌道跨距又大，軌道還易變形，由于軸承受力不合理，易造成走行輪軸承損壞或輪軸切斷。
為此，采取了以下改進措施：
(1)減輕平臺上設(shè)備的重量，并合理布局，以避免出現(xiàn)偏重；
(2)將走行機構(gòu)改為銷軸鞍座式走行機構(gòu)，能夠自動補償軌道的誤差。輪子軸承選用雙列自動調(diào)心滾子軸承，以適合跨距大、兩軸承座同軸度差的走行方式；
(3)走行電機采用變頻調(diào)速控制，既有利于消煙除塵車的平穩(wěn)走行，又有利于消煙除塵車的準確、快速對位。
1.6改進導(dǎo)套結(jié)構(gòu)
改進了導(dǎo)套的升降及上下定位控制。將套筒由電液推拉桿牽引的上下移動改為電磁鐵控制配重的杠桿，以帶動套筒上下移動。不僅限位準確，操作可靠，也可用人工操作杠桿來帶動套筒，既省力，又方便。
2、應(yīng)用及效果
2005年6～9月，公司先后制作安裝了2臺新型消煙除塵車，見圖1。
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圖1新消煙除塵車燃燒消煙除塵系統(tǒng)原理
1－導(dǎo)套；2－燃燒室；3－冷卻器；4－旋流板除塵器；5－旋流板塔；6－文丘里除塵器；
7－離心沉降器；8－風機；9－電機；10－水泵及管網(wǎng)系統(tǒng)；11－水槽；12－電動蝶閥。
如圖1所示，新安裝的2臺消煙除塵車分別于2005年7月和9月投入使用。兩臺消煙除塵車自使用至今運行正常。不僅消煙除塵系統(tǒng)布置合理、設(shè)備簡單、整車重量輕、電耗低、運行平穩(wěn)、維修量少，而且操作簡單可靠，在一定程度上減輕了工人的勞動強度。
新消煙除塵車的消煙除塵效果極為明顯，只在開始的十幾秒內(nèi)有少量黑煙排放，以后就排放白色蒸汽。機側(cè)爐門處基本無黃煙冒出。2005年9月，山東省環(huán)境監(jiān)測中心站對該消煙除塵車進行監(jiān)測，其結(jié)果見表1，外排氣體符合《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996）二級標準120mg/m3。
表1新消煙除塵車外排煙塵的監(jiān)測結(jié)果（mg/m3）
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3、結(jié)論
使用改進后的新消煙除塵車后，較好地解決了公司焦爐生產(chǎn)中的消煙除塵問題，為4.3m焦爐爐頂?shù)南麩煶龎m車進行了創(chuàng)新，新消煙除塵車能有效收集焦爐推焦和裝煤時排出的有害氣體及煙塵，通過逐級凈化處理，可使外排煙氣達到了國家對現(xiàn)有煉焦爐大氣污染物排放標準的要求。該技術(shù)簡單、可靠、效果好，可節(jié)約資金和降低運行成本，值得推廣應(yīng)用。
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